L'Energia
Definizione
L'energia è definita come la capacità di un corpo o di un
sistema di compiere lavoro. Dal punto di vista strettamente
termodinamico l'energia è definita come tutto ciò che può essere
trasformato in calore a bassa temperatura.
Origine del termine
La parola energia deriva da tardo latino energīa, a sua volta dal
greco energheia, usata da Aristotele nel senso di azione efficace,
composta da en, particella intensiva, ed ergon, capacità di agire.
Fu durante l'epoca del Rinascimento che, ispirandosi alla poesia
aristotelica, il termine fu associato all'idea di forza espressiva.
Ma fu solo nel 1619 che Keplero usò il termine nell'accezione
moderna di energia fisica.
Misurazione
L'unità di misura derivata del Sistema
Internazionale per l'energia e il lavoro è il joule (simbolo: J),
chiamata così in onore del fisico inglese James Prescott Joule e dei
suoi esperimenti sull'equivalente meccanico del calore. 1 joule
esprime l'energia usata (o il lavoro effettuato) per esercitare una
forza di un newton per una distanza di un metro. 1 joule equivale
quindi a 1 newton metro, e in termini di unità base SI, 1 J è pari
a 1 kg × m2 × s-2 (in unità CGS l'unità base è l'erg 1 g × cm2
× s-2).
Il primo tipo di previsioni che
l'energia permette di fare, sono legate a quanto lavoro un sistema è
in grado di compiere. Svolgere un lavoro richiede energia, e quindi
la quantità di energia presente in un sistema limita la quantità
massima di lavoro che detto sistema può svolgere. Nel caso
unidimensionale, l'applicazione di una forza per una distanza
richiede un'energia pari al prodotto del modulo della forza per lo
spostamento.
Si noti, comunque, che non tutta
l'energia di un sistema è immagazzinata in forma utilizzabile;
quindi, in pratica, la quantità di energia di un sistema,
disponibile per produrre lavoro, può essere molto meno di quella
totale del sistema.
L'energia permette anche di fare altre
previsioni. Infatti, grazie alla legge di conservazione dell'energia
valida per sistemi chiusi, si può determinare lo stato cinetico di
un sistema sottoposto ad una sollecitazione quantificabile. Questa e
altre leggi, applicate all'universo nel suo intero, affermano che
l'energia non si crea e non si distrugge, bensì si trasforma e si
degrada (vedi i principi della termodinamica).
La celebre
equazione di Einstein E = mc2, diretta derivazione della teoria della
relatività ristretta, mostra come in realtà massa ed energia siano
due "facce della stessa medaglia" di un sistema fisico. Da
questa semplice equazione si evince infatti che la massa può essere
trasformata in energia, e viceversa.
Secondo la
relatività ristretta, ogni forma di energia possiede una massa
equivalente m = E / c2, dove c è la velocità della luce. Secondo la
teoria della relatività generale la massa-energia di un corpo è
responsabile della curvatura dello spazio-tempo, che appare
sottoforma di una forza di gravità.
L'energia esiste in varie forme, ognuna
delle quali possiede una propria equazione dell'energia. Alcune delle
più comuni forme di energia sono le seguenti:
Energia meccanica, definita
classicamente come somma di potenziale e cinetica
Energia cinetica
Energia termica
Energia potenziale
Energia potenziale gravitazionale
Energia elettrica
Energia chimica
Energia nucleare
Energia libera
Radiazione elettromagnetica o
Energia raggiante
Energia magnetica
Energia di massa
Energia geotermica
Energia eolica
Energia solare
Energia elastica
|